本文綜合介紹了影響水泥性能的3個重要部分:熟料礦物組成、水泥顆粒組成和水泥中SO3,并論述了實施新水泥標準后,我國立窯水泥廠在此三方面應采取的技術措施。
1實施ISO標準對熟料礦物組成的要求
1.1熟料礦物組成與水泥ISO強度的關系
表1[1]為中國建筑材料研究院利用EXCEL回歸分析功能得到的各水泥熟料礦物對齡期ISO強度的貢獻系數。
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表1 熟料各礦物對水泥各齡期ISO強度的貢獻系數 齡期強度? a(C3S)? b(C2S)? c(C3A)? d(C4AF)?
3d抗折? 0.1353? 0.1235? 0.2053? 0.0560?
28d抗折? 0.1411? 0.1357? 0.0776? 0.0843?
3d抗壓? 0.4613? 0.3302? 0.6822? -0.1152?
28d抗壓? 0.7833? 0.9387? 0.4424? -0.1375?
3d抗折+3d抗壓? 0.5966? 0.4557? 0.8875? -0.0592?
28d抗折+28d抗壓? 0.9244? 1.0744? 0.5200? -0.0532?
3d(抗折+抗壓)+ 28d(抗折+抗壓)? 1.5210? 1.5301? 1.4075? -0.1124
注:各齡期ISO強度=α×C3S+b×C2S+c×C3A+d×C4AF。
實驗室試驗研究和工業生產的實際表明:熟料礦物中C3S含量的高低更直接影響ISO強度,C3S含量高,水泥的ISO法檢測強度相對于舊標準強度降幅小;反之,強度降幅就大;C3A和C4AF的相對含量亦顯著影響水泥的ISO強度,當C3A高、C4AF低,對應水泥的ISO強度降幅小,反之,強度降幅就大。就熟料率值而言,熟料的KH值高,同時fCaO適中時,由于熟料中形成的C3S數量多,對應水泥的ISO強度降幅小;熟料的SM值高,熟料中形成的硅酸鹽礦物總量高,所制得水泥的ISO強度降幅就小;熟料中IM值高,熟料中相應的C3A含量高、C4AF含量低,水泥的ISO強度降幅小,事實上,熟料C3A、C4AF的相對含量對水泥3dISO強度影響特別顯著。
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1.2在新標準條件下立窯水泥廠合理的工藝配方
我國目前多數立窯水泥廠執行的工藝配方為高飽和比、低硅酸率和低鋁氧率(一般SM≤1.8,IM≤1.3),這對在舊標準條件下為穩定立窯的底火從而達到穩定立窯的熟料質量確有效果,但在新標準條件下,再沿用原有的方案就難以生產出優質的合格水泥,必須加以改變。具體而言,要求大幅提高生、熟料的SM和IM,同時保證不低的飽和比。一般來說,熟料KH控制不低于0.90,最好能控制在0.95上下,SM不低于2.0,有條件宜高于2.2,IM不低于1.3,有條件宜高于1.5。理想的熟料三率值宜控制為KH=0.93±0.02、SM=2.3±0.1、IM=1.5±0.1。
對于立窯水泥廠,采用上述配料方案,生料的易燒性較差,立窯水泥廠必須根據自身的實際情況為提高生料的易燒性采取有效的方法。首先,原燃材料是影響生料易燒性的關鍵因素,嚴格控制石灰石中結晶SiO2含量和粘土的含砂量,同時加強生料細度的控制,特別是生料的0.2mm篩篩余的控制,對于開流磨,0.2mm篩篩余<1.5%,最好<1.0%;對于閉流磨,0.2mm篩篩余<1.0%,最好<0.5%。有條件的工廠,可在生料中摻加礦渣和磷礦渣或其它工業廢渣等化學活性較高的材料取代部分石灰石和粘土,這樣能顯著提高生料的易燒性,同時,這些廢渣有類似于熟料晶種的功能,能加速C3S礦物的形成。